马栋

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000)

0 引言

目前国内汽车整车涂装车间喷漆室主流采用文丘里形式，但文丘里喷漆室存在用水量大，需要利用化学药剂进行漆渣处理，污染环境等较多问题。为节能减排、保护环境，故研究利用新型纸箱式漆雾分离系统替代常规湿式文丘里喷漆室的可行性，同时探索新型纸箱式漆雾分离系统大规模推广过程中的风险点。

1 行业现状调研

国内现阶段整车涂装车间喷漆室大多采用文丘里形式，文丘里喷漆室用水量较大，必须配置大储水量的循环水池，有较深的地坑或较大的水槽，同时文丘里喷漆室需要利用化学药剂进行漆渣处理，污染环境。湿式文丘里喷漆室需要耗时、耗成本对油漆泥渣进行打捞处理，投资成本、运维成本较高。

纸箱式干式喷漆系统在德国宝马、墨西哥奥迪、意大利菲亚特等均有应用，国内吉利汽车（贵阳工厂）、深圳比亚迪汽车、郑州宇通客车等开始尝试应用，大部分车厂正在安装调试。目前为止，国内尚无大规模的实际应用案例。

2 纸箱式干式漆雾分离系统简介

纸箱式干式漆雾分离系统是一套用于涂装喷涂领域的漆雾分离系统，该系统的基础是使用方便的纸箱立方体。纸箱立方体由可自然可再生的原料瓦楞纸制作而成。纸箱有使用灵活、更换方便的优点，同时具有很强的吸附能力，在大部分情况下吸附饱和后的纸箱可以通过运维低廉的焚烧炉进行焚烧处理。

2.1 纸箱是纸箱式干式漆雾分离系统的基础

纸箱式干式漆雾分离系统由不规则开孔的纸箱构成，该部分孔洞组成错综复杂的气流通道，当漆雾通过压力被吹入气流通道后，系统达到了最大的吸附效果。纸箱式干式漆雾分离系统通过增加纸箱吸附表面积、创造不同气流路径、改变纸箱开孔结构的方法，最大程度的提升该系统的吸附能力。

纸箱式干式漆雾分离系统过滤纸箱如图1所示。

2.2 纸箱组合成过滤系统

纸箱式干式漆雾分离系统可用于喷漆循环风或排风中。可以将瓦楞纸箱进行组合，组合成任意大小的一个过风面积。分离系统纸箱的支撑结构一般选择镀锌的钢板框架。为保证更好的吸附效率，可以根据需求在系统后续增加过滤工序。当系统吸附饱和时，可以单独灵活、快速的更换过滤纸箱和后续过滤工序。纸箱系统可水平放置也可垂直放置，依据现场实际情况、实际需要进行选择。吸附饱和的纸箱晾干后可用焚烧炉进行处理，处理费用低廉。由于喷涂材料、室体结构、空气风速、纸箱系统构成差异等，漆雾分离系统的分离效率及吸附能力会有不同，理论上该系统最高吸附效率可达到99%，但是否能达到，由于国内缺少实际应用案例，尚且无法进行验证。

2.3 纸箱式干式漆雾分离系统的应用领域

无论采用传统3C2B喷涂工艺还是免中涂工艺，均可选用纸箱式漆雾分离系统。从小型的手持式人工喷涂到全自动的机器人大型流水线也可选择纸箱式干式漆雾分离系统。汽车整车涂装行业、内外饰、底盘等零部件喷涂车间同样可进行选用。干式漆雾分离系统可加装进现有文丘里喷漆系统，改造过程简单、加装成本低、周期短。

3 纸箱式干式漆雾分离系统的优势

纸箱式干式漆雾分离系统具有组合灵活、漆雾捕捉效率高、经济效益明显、节能环保的优势。与湿式文丘里喷漆室相比具体优势如下：

3.1 节约能耗、环保、大幅度降低运维成本

1）将湿式文丘里喷漆室改造为纸箱式干式漆雾分离系统，利用全循环风可大幅度降低成本，节省能源；

2）纸箱式干式漆雾分离系统取消了危废物的漆渣处理，不再需要进行高含水率的漆渣处理；

3）纸箱式干式漆雾分离系统取消耗时、耗成本的漆渣打捞作业，改善作业人员的作业内容及作业环境；

4）纸箱式干式漆雾分离系统取消循环水池化学药剂使用（漆雾凝聚剂、高分子絮凝剂、PH调整剂、消泡剂、杀菌剂等），节约药剂费用，取消作业人员加药作业内容，更加环保、节能；

5）纸箱式干式漆雾分离系统较传统文丘里式喷漆室减少了喷漆室体的防腐、防锈的设备投入，设备费用大大降低。纸箱式干式漆雾分离系统对室体的防腐、防锈要求不再特别强烈，可依据现场实际防腐、防锈的需求进行规划设计；

6）纸箱式干式漆雾分离系统取消了水泵、刮渣机、循环水池等设备投入，减少后期设备日常维护、维修、清洗、清洁费用，取消了此部分设备日常维护、维修、清洗、清洁工作；

7）纸箱式干式漆雾分离系统纸箱可进行折叠，运输方便，折叠后的纸箱降低了存储及货物运输成本。

3.2 良好的吸附性能及较高的吸附效率

1）由于纸箱式干式漆雾分离系统纸箱组合形式随意，不同的吸附表面吸附量不全一致，通常情况下，每平米纸箱可吸附100公斤漆雾；

2）纸箱式干式漆雾分离系统过滤纸箱在配合后续过滤装置的情况下，该系统的过滤效率理论上可达到99%。

3.3 良好的工作环境

1）纸箱式干式漆雾分离系统在喷漆区域的噪音可以降低至15分贝到20分贝，与常规文丘里喷漆室相比没有了喷漆废水产生的噪音；

2）纸箱式干式漆雾分离系统取消了循环水池污浊的气味及降低了喷漆线喷涂区域被循环水池污染的风险。

3.4 良好的柔性

1）纸箱式干式漆雾分离系统针对老线体改造简单，不需要大幅度的改动原有文丘里，可利用文丘里原有骨架进行改造，现场作业内容少，改造周期短；

2）纸箱式干式漆雾分离系统可用于新建工厂也可用于产能提升，新建工厂及产能提升过程工作量少，作业简单、操作灵活，给方案策划留下很大的设计空间；

3）纸箱式干式漆雾分离系统适用于水性溶剂及溶剂型涂料，适用范围广；

4）纸箱式干式漆雾分离系统对二次过滤材料没有特殊要求，可以用不同的过滤材料，提高了该系统的兼容性。

3.5 纸箱式干式漆雾分离系统过滤纸箱与二次过滤器任意方式组合

1）纸箱式干式漆雾分离系统过滤纸箱与二次过滤器可以根据不同的使用目的进行对应模块小车的组合；

2）可以将过滤纸箱与二次过滤器放在一个过滤小车内，也可以将过滤纸箱与二次过滤器分别进行组合，过滤纸箱与二次过滤器搭接处做好密封即可。

3.6 纸箱式干式漆雾分离系统可进行柔性集成

一般情况下，纸箱式干式漆雾分离系统集成形式可分为立式漆雾处理系统与平放式漆雾处理系统。过滤纸箱可柔性集成，根据不同应用目的可进行相应模块小车集成，通常情况下，一个小车由6-8个纸箱组成，特殊情况下可由12个纸箱构成。纸箱式干式漆雾分离系统纸箱目前两种规格300mm与500mm，纸箱均为进口，尚且未大规模实现国产化。

1）立式漆雾处理系统中过滤纸箱集成的过滤小车安装在线体旁边，纸箱成立式摆放，如图2。生产过程中，当过滤纸箱饱和后，可根据需要每周或每天生产间歇时进行更换，也可应用密封装置在线体作业时直接更换，当然在线体作业时进行更换需做好系统的密封工作，避免更换间隙，喷漆废气排放进车间；

2）平放式漆雾处理系统中过滤纸箱摆放在线体底部，纸箱水平摆放，如图3。生产过程中，当过滤纸箱饱和后，可根据需要每周或每天生产间歇时进行更换。针对平放式纸箱过滤系统，目前已可在试验室内实现饱和纸箱在线自动检测、在线自动更换。过滤纸箱实现自动更换尚且无实际应用案例，需要时间进行继续研究。

3.7 纸箱式干式漆雾分离系统应用循环风

1）涂装车间喷漆线消耗能耗约占整个车间总能耗的30%，生产时喷漆线体送风量很大，一般情况下，车间生产时水性漆要求工艺空调送风温湿度：冬季加热、加湿，T=23±2℃，夏季制冷、除湿，T=25±2℃，相对湿度：65 %±5 %，溶剂型漆要求工艺空调送风温湿度：(18～35)℃、湿度：（50～80）%；

2）纸箱式干式漆雾分离系统应用循环风，超过80%的风可进行利用，可节约空调调节送风温湿度的能耗，也可减少空调运维过程中过滤耗材的消耗，同时可降低废气处理设备的废气处理量；

3）利用循环风减少废气处理设备投资、运维成本。

4 涂装车间文丘里式喷漆室与纸箱式干式漆雾分离系统进行对比分析

以某司涂装车间色漆一线、清漆一线为例，核算文丘里一次投入费用，具体如表1所列。

依据某司涂装车间色漆一线、清漆一线文丘里一次性投资费用明细进行核算，核算后文丘里喷漆室一次性投资及年运维费用具体如表2所列。

某司涂装车间色漆一线、清漆一线文丘里式喷漆室与纸箱式干式漆雾分离系统进行对比核算，具体投资及运维费用见表3所列。

由表3可知：

1）以此项目为例，若采用全循环风，纸箱式干式漆雾分离系统较文丘里系统年节省费用约62万；

2）纸箱式干式漆雾分离系统较文丘里系统年投入、运维可节省费用约105万；

3）纸箱式干式漆雾分离系统较文丘里系统漆渣处理费用年节省约35万。

纸箱式干式漆雾分离系统较传统文丘里系统投资及运维方面均有很大的优势，待纸箱式干式漆雾分离系统在国内开始运行、纸箱实现国产化，较文丘里系统将实现更大的投资、运维费用节省。

5 结语

纸箱式干式漆雾分离系统或会是后期喷漆室的发展方向，但到目前为止国内由于尚无实际的整车厂应用案例，同时考虑到纸箱尚未实现大规模的国产化，投资运维费用较高，厂家均处在观望状态。未来待纸箱实现国产化，在保证过滤效率的前提下，纸箱式干式漆雾分离系统或会实现快速的发展，成为喷涂行业的标配工艺。

（详情见《现代涂料与涂装》2018-1）